Л ______________ (число, місяць) абораторна робота №2

Тема: Залежність швидкості хімічної реакції від концентрації

реагуючих речовин і від температури. Вплив концентрації

реагуючих речовин на хімічну рівновагу.

Мета заняття: вивчити вплив концентрації реагуючих речовин і температури на швидкість хімічної реакції; дослідним шляхом встановити зміщення хімічної рівноваги при зміні концентрації реагуючих речовин.

Досліди:

1. Залежність швидкості хімічної реакції від концентрації.

2. Залежність швидкості хімічної реакції від температури.

3. Вплив концентрації реагуючих речовин на хімічну рівновагу.

Прилади та матеріали:

Реактиви:

суха сіль калій або амоній хлорид /КСl або NH₄Cl/, розчини: натрій

тіосульфату /Nа₂S₂О₃/, сульфатної кислоти /Н₂SО₄/, ферум (ІІІ) хлориду

/FeCl₃/, амоній роданіду /NH₄SCN/, вода дистильована /Н₂О/.

Обладнання:

штатив з пробірками, мірні циліндри на 10-15 мл, термометр,

електроплитка або водяна баня.

 Теоретичне обґрунтування теми

Під швидкістю хімічної реакції розуміють зміну концентрації однієї з реагуючих речовин за одиницю часу за незмінного об'єму системи.

Швидкість реакції весь час змінюється, тому розраховують середнє зна­чення швидкості:

V_сер= , де

С₂ – С₁ - різниця між концентрацією речовини в момент часу t₁ і

концентрацією С₂ цієї ж речовини в момент часу t₂;

t₂ - t₁ - проміжок часу.

Концентрацію виражають в молях на літр (моль/л, або в моль/дм³), а час в секундах (с), або хвилинах (хв.).

Швидкість реакції залежить від хімічних властивостей (хімічної природи) реагуючих речовин, їхньої концентрації, температури, присутності каталізатора, агрегатного стану і ступеня дисперсійності речовини.

Згідно із законом діючих мас швидкість хімічної реакції прямо пропорційна добутку концентрацій реагуючих речовин.

Для реакції аА + bB = dD можна записа­ти кінетичне рівняння:

= k C^a(А)  C^b(B), де

С(А) та С(В) - молярні концентрації речовин А та В;

а, b - стехіо­метричні коефіцієнти в хімічному рівнянні;

k - константа швидкості.

У гетерогенних реакціях у кінетичне рівняння для визначення швидкості реакції входять концентрації тих речовин, які перебувають у газовій фазі або в розчині.

Згід­но з правилом Вант-Гоффа, підвищення температури на кожні 10°С призво­дить до зростання швидкості реакцій у 2-4 рази.

Математично ця залежність описується формулою

 (t₂) =  (t₁) · γ ^{(t2 – t1)/10} , де

 (t₁) - швидкість реакції при температурі t₁;

 (t₂) - швидкість реакції при температурі t₂;

γ - температурний коефіцієнт швидкості реакції, який пока­зує, у скільки

разів збільшується швидкість даної реакції p підвищенням температури

на 10°С.

Стан реакції, у якому швидкості прямої та зворотної реакції однакові, називається хімічною рівновагою. Концентрації компонентів реакції у стані рівноваги називаються рівноважними і позначаються квадрат­ними дужками.

Стан хімічної рівноваги характеризується константою рівноваги.

Для оборотної реакції: аА + вВ ↔ cС + dD за основним законом хімічної кінетики можна записати:

В математичний запис закону діючих мас для рівноваги входять лише концентрації газів і рідин.

Хімічна рівновага є рухомою. При зміні умов протікання реакції відбувається її зміщення, напрямок якого можна визначити за принципом

Ле-Шательє: якщо умови, за яких система перебуває в рівновазі, змінити, то рівновага зміститься в напрям­ку процесів, які протидіють цій зміні.

Таблиця 1 Фактори зміщення рівноваги

Зміна умов реакції	Вплив на зміщення рівноваги (принцип Ле Шательє)
підвищення Температура зниження	Збільшує швидкість ендотермічної реакції Збільшує швидкість екзотермічної реакції
Т иск підвищення (для газів) зниження	Збільшує швидкість реакції в бік зменшення кількості речовин або об’єму Збільшує швидкість реакції в бік збільшення кількості речовин або об’єму
підвищення Концентрація реагенту зниження	Збільшує швидкість прямої реакції Збільшує швидкість зворотної реакції

Каталізатор не спричинює зміщення рівноваги в системи, оскільки однаковою мірою прискорює як пряму так і зворотну реакцію.